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导读：为了解不同燕麦品种的瘤胃降解及发酵特性，采集10个燕麦品种（青海444、林纳、青引1号、青燕1号、青引2号、加燕2号、青海甜燕麦、骏马、莫妮卡、青莜3号）抽穗期全株样品，首先通过化学分析法测定其营养价值，然后选用3只体重接近的装有永久性瘤胃瘘管的成年湘东肉羊作为瘤胃液供体动物，并利用体外模拟瘤胃发酵法对选取的牧草进行体外瘤胃发酵试验，测定发酵6、24、48、72 h的干物质降解率和48 h的产气量，以及发酵24 h挥发性脂肪酸（VFA）和氨态氮（NH3-N）浓度。结果表明：在不同品种燕麦牧草营养成分中，粗蛋白、粗灰分、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、半纤维素、淀粉含量存在显著差异（P<0.05）；营养成分含量范围：粗蛋白9.23%~13.69%、粗灰分7.30%~8.31%、NDF 47.46%~54.04%、ADF 24.52%~31.03%、半纤维素21.44%~26.64%、淀粉3.43%~4.27%、总能14.59~15.05 MJ/kg；加燕2号、青引1号的粗蛋白含量显著高于其他燕麦品种（P<0.05）。体外发酵参数差异亦存在显著差异，青海444的理论最大产气量和48 h累积产气量高于其他品种，且6、24、72 h的干物质降解率最高。青海甜燕麦的产气速率最高，除青莜3号外，其他品种的48 h干物质降解率差异不显著（P>0.05）。总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度范围为55.79~67.25 mmol/L，青燕1号最高，其丙酸含量也较高；乙丙比范围为2.74~3.41，加燕2号最高，青燕1号最低；NH3-N浓度范围为114.00~202.19 mg/L，青莜3号最高，青燕1号最低。综上，同一种类不同品种的燕麦牧草在营养成分含量上存在显著差异，营养成分含量不同对体外瘤胃发酵参数有显著影响。从营养成分上看，加燕2号营养价值较高；从体外发酵参数来看，青海444和青燕1号两个品种潜在饲用价值更高。
人工草地建设是畜牧业可持续发展的重要基础，建设人工草地可以提高草地生产力，为家畜提供量多质优的牧草，确保家畜的高效生产，还可以缓解天然草地生产力不足的压力，使草地生态得到充分恢复。我国人工草地栽培历史悠久，在天然草地退化过程中对畜牧业发展起到了重要支撑作用[1-2]。目前人工牧草营养价值评定主要分为体内法和体外法两大类[3-4]。体外法又称为人工模拟瘤胃法，该法具有试验可控性、试验重复性好、方便快速、成本低等优点，基本上不受试验动物限制，可以在常规实验室条件下操作，在反刍动物营养研究中被广泛用来评估饲草的营养价值[5-6]。目前我国牛羊生产中尚缺乏基于肉羊瘤胃降解特性建立的系统的人工牧草数据库。因此本研究选取了10个抽穗期不同品种人工燕麦牧草，首先进行了全株牧草营养成分分析，并测定了其在人工模拟瘤胃内的降解特性和发酵参数，旨在为人工牧草营养价值评定数据库的完善以及生产实践中的日粮优化设计提供数据支撑和理论依据。
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材料与方法
1.1 瘤胃液供体动物及其饲养管理
选用3只体重相近[（53.48±1.56） kg]的装有永久性瘤胃瘘管的成年湘东肉羊作为瘤胃液供体动物。试验动物粗饲料饲喂玉米秸秆，精料组成见表1。精粗比为1：1。试验羊单栏饲养，每天早08：00和晚18：00各饲喂1次，先粗后精，自由饮水，其他管理程序相同。
1.2 牧草材料收集
按照饲料采样国家标准 GB/T 14699.1—2005《饲料 采样》规程采集来自于四川地区的10个不同品种（青海444、林纳、青引1号、青燕1号、青引2号、加燕2号、青海甜燕麦、骏马、莫妮卡、青莜3号）燕麦抽穗期全株牧草，将牧草全株风干，在电热恒温鼓风干燥箱内65 ℃处理24 h，微型粉碎机粉碎，过40目网筛，收集装于密封袋中，用于营养成分的测定和体外瘤胃发酵。
1.3 试验仪器
电热恒温鼓风干燥箱（DGG-9000B），上海森信实验仪器有限公司；微型粉碎机（Retsch SM100），德国；多功能酶标仪（Infinite M200 PRO），瑞士；分析天平（0.000 1 g，BT224S Sartorius），德国；电热恒温水浴培养箱（HWC-1），南京环科实验设备有限公司；全自动脂肪仪（SOX416），美国；全自动纤维仪（FT12 Gerhardt），德国；流动注射仪（AA3 Seal），德国；低温离心机（Beckman coulter），美国；气相色谱质谱仪（Agilent 7890A），美国；等温式全自动量热仪（5E-AC8018），长沙凯德测控仪器有限公司。
1.4 分析方法及测定指标
1.4.1 营养成分的化学分析
测定指标包括干物质（DM）、粗灰分（Ash）、粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、淀粉含量及总能，DM、Ash、CP含量参照杨胜[7]的方法测定，NDF、ADF含量采用Van Soest等[8]的方法测定，总能采用等温式全自动量热仪测定。总淀粉含量采用周俊华[9]的方法测定。
1.4.2 体外模拟瘤胃发酵
1.4.2.1 体外发酵设备
体外产气设备是中国科学院亚热带农业生态研究所提供的全自动体外瘤胃发酵设备，包括厌氧瓶、三通电磁阀、培养箱、压力传感器、计算机和气相色谱仪。
培养箱设定：振荡频率50 r/min，培养温度39.5 ℃。厌氧瓶通过导管与三通电磁阀、压力传感器连接。压力传感器与计算机连接，每分钟测定并记录厌氧瓶中压力，通过压力与气体体积间关系计算气体生成量。
1.4.2.2 人工瘤胃缓冲液配制
人工瘤胃缓冲液的配制参照Menke等[10]的方法。将试剂磷酸氢二钠8.168 4 g、磷酸氢二钾3.516 g、硫酸镁0.340 8 g、碳酸氢钠19.92 g、碳酸氢铵2.28 g放到容量瓶中，加入2.4 L纯化水充分溶解，将容量瓶置于39.5 ℃水浴锅中通入二氧化碳，然后在溶液中加入0.792 mL刃天青和5 mL还原剂，使溶液红色褪至淡粉色或无色，备用。
晨饲前从3只肉羊瘤胃瘘管中取得适量新鲜瘤胃液，将采集的瘤胃液用6层脱脂纱布过滤，量取600 mL的瘤胃液迅速加入到准备好的2.4 L人工瘤胃缓冲液中（缓冲液和瘤胃液的体积比为4：1），使瘤胃液和缓冲液充分混合制成混合人工瘤胃培养液。
1.4.2.3 体外发酵
用分析天平准确称量牧草样品1 g，精确到万分之一，将待测样品送入体外发酵瓶底部。试验前30 min打开设备，将设备中的氧气排净，达到厌氧状态。将装有牧草样品的发酵瓶放入电热恒温水浴箱中预热30 min。然后取出发酵瓶，通入二氧化碳保证发酵瓶的厌氧环境，量取人工缓冲液60 mL加入发酵瓶中，拧紧瓶盖放入39.5 ℃的体外瘤胃发酵设备中，开始体外发酵培养。体外发酵试验设4个时间点（6、24、48、72 h），每批次3个平行，重复测定2次。
1.4.2.4 体外发酵样品采集与测定
各时间点的产气量结果由体外产气装置自动记录。培养6、24、48、72 h后分别取样，每个发酵瓶抽取2 mL发酵液于4 ℃、14 000 r/min离心10 min，取上清液-80 ℃保存，用来测定挥发性脂肪酸（VFA）和氨态氮（NH3-N）含量；将发酵瓶中的残渣用400目的尼龙纱布抽滤，然后置于105 ℃烘箱中烘至恒重。根据底物重量和烘干之后的发酵底物重量计算干物质降解率。
1.4.2.5 瘤胃降解参数计算
参考程景等[11]方法计算DM体外降解率，公式如下。
DM体外降解率（%）=[牧草样品的DM质量（g）-发酵后残渣DM质量（g）]/牧草样品的DM质量（g）×100应用非线性软件（NLREG）程序，按照Wang等[12]和Wulf等[13]的模型对体外瘤胃发酵产气曲线和营养物质降解率进行拟合，按以下公式计算。
1.5 数据统计与分析
试验数据用Excel 2016进行整理和统计，用SPSS 23.0进行单因子方差分析，并用Duncan’s法进行多重比较。P<0.05为差异显著。
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结果与分析
2.1 不同品种燕麦牧草抽穗期营养成分含量
由表2可知，加燕2号粗蛋白含量最高（13.69%），青引1号粗蛋白含量次之（13.01%），这两个品种粗蛋白含量显著高于其他燕麦品种（P<0.05），莫妮卡粗蛋白含量最低（9.23%），与青海444、青燕1号、青引2号、青海甜燕麦差异不显著（P>0.05）。青燕1号与加燕2号粗灰分含量高于其他品种燕麦，骏马和莫妮卡粗灰分含量低于其他品种。青海甜燕麦NDF含量最高（55.32%），青引2号次之，骏马NDF含量最低。青引1号和青海甜燕麦ADF含量高于其他品种。青引2号和青海甜燕麦半纤维素含量（26.51%、26.64%）高于其他燕麦品种，加燕2号半纤维素含量最低（21.44%）。青燕1号和青莜3号的淀粉含量（4.26%，4.27%）高于其他品种，加燕2号的淀粉含量最低（3.43%）。总能指标上，10个燕麦品种差异不显著（P>0.05）。
2.2 不同品种燕麦牧草体外发酵产气参数
由表3可知，不同品种燕麦牧草的理论最大产气量、产气速率及累积产气量均存在显著差异（P<0.05）。青海444的理论最大产气量高于其他品种（299.16 mL），莫妮卡次之（286.63 mL），青引1号最低（247.23 mL）；青海甜燕麦产气速率高于其他品种，林纳、青燕1号、青引2号、加燕2号产气速率较低且彼此差异不显著（P>0.05）；青海444和莫妮卡累积产气量（294.83、284.10 mL）显著高于其他品种（P<0.05），加燕2号累积产气量最低（228.91 mL）。
2.3 不同品种燕麦牧草体外发酵干物质降解特性由表4可知，不同品种燕麦牧草发酵6、24、48、72 h的干物质降解率均存在显著差异（P<0.05）。青海444在6、24、72 h三个时间点干物质降解率均高于其他燕麦品种，林纳24 h的干物质降解率与青海444、青燕1号无显著差异（P>0.05），加燕2号24 h干物质降解率最低。青海444、青引1号、青燕1号的48 h干物质降解率显著高于青莜3号，其他品种间差异不显著（P>0.05）；青海444的72 h干物质降解率与林纳间并异不显著（P>0.05），但显著高于其他品种（P<0.05）。
从表5可知，林纳易降解部分（a）比例最高（20.46%），青引2号易降解部分（a）比例最低（12.80%），其不易降解部分（b）比例最高（47.30%），而青莜3号不易降解部分比例最低（38.28%）。
2.4 不同品种燕麦牧草体外发酵特性
由表6可知，10个不同品种燕麦牧草体外发酵24 h后VFA浓度、NH3-N浓度均存在显著性差异（P<0.05）。莫妮卡、青燕1号、青引2号三个品种的乙酸含量较高，分别为47.42、46.36、46.42 mmol/L，青引1号的乙酸含量最低（40.37 mmol/L）；青燕1号丙酸含量显著高于其他品种燕麦牧草（P<0.05），青海甜燕麦的丙酸含量最低（12.14 mmol/L），林纳、加燕2号、骏马、青莜3号之间丙酸含量无显著差异(P>0.05)；青引2号丁酸含量显著高于其他品种（P<0.05）；总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度青燕1号最高（67.25 mmol/L），最低为青引1号（55.79 mmol/L）；乙丙比加燕2号最高（3.41），青燕1号最低（2.74）；青莜3号和加燕2号的体外发酵NH3-N浓度显著高于其他品种（P<0.05），分别为202.19、201.71 mg/L，而青燕1号体外发酵NH3-N浓度最低（114.00 mg/L）。
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讨论
3.1 不同品种燕麦牧草体外发酵的产气特性
碳水化合物和蛋白质是粗饲料体外发酵产气的主要来源，尤其是碳水化合物。不同牧草品种体外发酵产气特性有较大差异，一般来讲种内差异较小，但种间差异较大[14]。Nsahlai等[15]对23种豆科田菁属牧草的研究表明，田菁属品种内牧草的产气特性差异较小，而品种间牧草的产气特性存在显著差异。另外，随着发酵时间的增长产气量也随之增加，且在发酵1~24 h内产气速率增长较快，发酵24 h后产气量增长速度逐渐放缓[16]。本试验中的不同品种燕麦牧草呈现了种内差异性，青海444发酵48 h的累积产气量和理论最大产气量均高于其他品种，青海甜燕麦累积产气量虽然不是最高，但产气速率高于其他燕麦品种。有些品种间体外发酵产气参数无显著差异，如林纳、加燕2号、骏马、青莜3号的理论最大产气量，青海444、青引1号、莫妮卡、青莜3号的产气速率，林纳、青引1号、青引2号的累积产气量等，这可能是由于不同品种燕麦牧草粗蛋白和纤维含量存在差异，以及易降解部分和不易降解部分比例存在差异所致。牧草体外发酵48 h累积产气量及理论最大产气量主要受可溶性非结构性碳水化合物与粗蛋白比例的影响，比例越大理论最大产气量越高，反之亦然[16]。有研究表明，玉米秸秆与苜蓿干草的中性洗涤可溶物（NDS）产气量占饲草累积产气量的绝大部分[17]；Tan等[18]研究认为，绵羊日粮中非结构性碳水化合物与结构性碳水化合物存在一个适宜的比例，这一比例有利于纤维在胃肠道中的降解与消化。本研究也从一定程度上辅证了这些研究结果。
3.2 不同品种燕麦牧草体外发酵的干物质降解参数营养物质降解率是配制反刍动物日粮的重要依据。DM降解率是反映饲料营养价值的重要因素之一，不同饲料类型DM降解率差异较大，DM降解率越高，瘤胃发酵效果越好，干物质采食量越高[19-20]。体外产气法可反映出瘤胃干物质降解率和饲料降解率[21]。粗饲料纤维结构和含量决定了粗饲料的降解难易程度[22]。一般来讲，饲草干物质降解率会随着培养时间延长而增长。本试验结果表明，不同品种燕麦牧草的干物质降解率存在显著差异，随着体外培养时间增长，各品种的干物质降解率增长幅度不同。青海444各时间点干物质降解率高于其他品种，但各品种48 h的降解率无整体性显著差异。青引1号、青海甜燕麦、骏马、莫妮卡和青莜3号干物质降解率在发酵48~72 h时趋于极限，表明发酵48 h后瘤胃微生物能降解大部分的可消化干物质。这些差异与不同品种燕麦牧草营养成分含量与比例差异密切相关。降解率低可能是因为其细胞壁中的木质素不能够完全被吸收，木质素、纤维素和半纤维素之间的紧密联合降低了微生物利用的能力，因此瘤胃降解率较低。有研究认为，DM降解率与CP含量呈正相关，与NDF、ADF含量呈负相关，但相关性强弱不一致[23]，本研究亦证实了上述说法。
3.3 不同品种燕麦牧草体外发酵24 h的VFA和NH3-N浓度瘤胃发酵指标如pH、NH3-N浓度、VFA的浓度与比例等参数能够反映瘤胃内环境及饲料在瘤胃内发酵的程度和模式。反刍动物的主要能量来自于饲粮经瘤胃发酵所产生的VFA，主要包括乙酸、丙酸和丁酸，约占VFA总量的95%左右[24]。VFA在瘤胃中的浓度和比例主要受日粮组成及比例的影响。一般来讲，饲粮中精饲料比例高，易发酵碳水化合物就越多，产生的TVFA也较多，其发酵以丙酸型为主，乙/丙会降低，而以粗饲料为主的饲粮则以乙酸型发酵为主[25]。本试验中，青燕1号发酵24 h的乙酸、丙酸及TVFA含量都比较高，其乙/丙最低。这应该是由于青燕1号淀粉含量显著高于其他品种且NDF、ADF较低的原因造成的。
NH3-N是粗蛋白在反刍动物瘤胃发酵过程的产物，瘤胃NH3-N的浓度与日粮中蛋白质在瘤胃中的降解程度有关。通过测定瘤胃液中的NH3-N的浓度可以间接反映瘤胃微生物分解饲料蛋白质产生NH3-N和利用NH3-N合成微生物蛋白（MCP）的平衡情况。NH3-N浓度过高时，多余的氨会被瘤胃壁吸收，经血液输送到肝脏，经过一系列的转变后，一部分以尿素的形式经过唾液和血液进入尿素循环，但大部分随尿液排出而损失[26]。而NH3-N浓度过低会限制MCP合成和纤维素分解的效率[27]。有研究报道，瘤胃液最佳NH3-N浓度范围是0.35~20 mg/dL，微生物生长对氨耐受临界范围为6~30 mg/dL[28]。一般来说，保证微生物正常生长的瘤胃液最低NH3-N浓度为2 mg/dL[29]。不同粗饲料体外发酵NH3-N浓度有差异，靳玲品[26]测定的几种粗饲料（全株玉米青贮、玉米秸青贮、玉米秸、羊草、小麦秸和苜蓿）体外发酵24 h NH3-N浓度范围为22.36~34.72 mg/dL。在本试验中，10个燕麦牧草品种体外发酵NH3-N浓度为114.0~202.19 mg/L，均在正常浓度范围，可为瘤胃内微生物提供充足的氮源。
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结论
① 本研究中，同一产地不同品种的燕麦牧草在营养成分含量上差异显著，营养成分含量不同对体外发酵参数干物质降解率、产气量、VFA和NH3-N浓度有显著影响。
② 初步研究表明，从营养成分指标上看，加燕2号营养价值较高；从体外发酵参数来看，青海444和青燕1号两个品种潜在饲用价值更高。
参考文献及更多内容详见：
饲料工业，2023，44（9）：56-62
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